JP2017519964A - 熱交換器の交換器バンドル用ヘッダ - Google Patents

Abstract

本発明は、熱交換器の交換器バンドルとともに使用可能なヘッダに関する。前記熱交換バンドルは、少なくとも、１つの第１列のチューブと１つの第２列のチューブとを含む。前記チューブは、第１流体の交換器バンドルにおける流れを可能とするように構成されている。前記ヘッダは、−前記第１列のチューブの第１端部の上側を支持するための１つの第１接触要素と、−前記第１列のチューブの前記第１端部の下側を支持するとともに前記第２列のチューブの第１端部の上側を支持するための１つの第２接触要素であって、前記第２接触要素の厚さが前記第１列のチューブと前記第２列のチューブとの間の距離を規定する第２接触要素と、−前記第２列のチューブの前記第１端部の下側を支持するための１つの第３接触要素と、を少なくとも有している。

Description

本発明は、自動車用に設計された熱交換器等の熱交換器の交換器バンドル用ヘッダに関する。本発明によるヘッダは、特に高圧に耐えることに適している。

主に自動車産業において使用されるタイプの熱交換器は、第１流体から第２流体への熱交換を許容する熱交換要素を内部に含むケース又はハウジングを有している。このような熱交換を許容するこれらの要素は、例えば、チューブを含み得る。

熱交換器の内部に配置された複数のチューブは、互いに略平行に配設された複数のチューブを含む交換器バンドル内に存在し得る。これらのチューブは、一列に、又は互いに平行である複数の列に配置され得る。チューブは、それらの各端部において、第１及び第２ヘッダに保持されている。チューブは、チューブ内部の第１流体を、交換器バンドルの第１端部から交換器バンドルの第２端部へと案内することを可能にする。

複数のチューブは、全体として、第２流体を熱交換器の第２端部から熱交換器の第１端部へと案内するチャネルを、ハウジングの壁とともに、互いの間に規定している。したがって、熱交換器は、特に、当該熱交換器内における第１及び第２流体の対向する流れを可能にする。

第１流体と第２流体との間の熱交換を向上させるように、プレート、フィン及び流れ撹拌部材等の他の要素が、交換器バンドルを形成するチューブに、補足部材として設けられ得る。

熱交換器の交換器バンドル用に設計されたヘッダが、従来技術において公知である。ハウジングは、ハウジングの外側を形成するとともに熱交換が実施される容積部を画成する複数の壁を有するケースの形体を有している。原則として、ハウジングは、ハウジングの第１及び第２端部において、第１及び第２流体用に設計された入口及び出口を有している。したがって、これらの入口及び出口は、熱交換器が入口パイプと出口パイプとに連結されることを可能としている。入口パイプは、第１及び第２流体が熱交換器の方向へ移動されることを可能とする。出口パイプは、第１及び第２流体が熱交換器を通過した後に、第１及び第２流体が最終目的地へと移動されることを可能とする。

上述の熱交換器の交換器バンドル用ヘッダは、欧州特許出願ＥＰ２４６３６１２号明細書に開示されている。本出願に開示されたヘッダは、当該ヘッダを実現するようにハウジングの内部において互いに積層された複数の要素を有している。

欧州特許出願ＥＰ２４６３６１２号明細書によれば、熱交換器の使用の前にこれらの要素を互いに固定しなくてはならない。このタイプのヘッダを有する熱交換器が高圧条件下において機能することを可能とするために、異なる要素を互いに固定することは、最適に機能するために必須である。しかしながら、固定方法は、比較的複雑でありコストもかかる。また、部品全ての重量が、車両の重量を顕著に増大させる。

本発明の目的は、製造コストが安く且つ軽量であるとともに高圧条件に適するように設計された機能性を保証する、熱交換器の交換器バンドル用ヘッダを提供することである。

本発明による熱交換器の交換器バンドル用ヘッダは、熱交換の確立という観点において改良された設計を提案することにより、従来技術において公知の熱ヘッダの欠点を克服することが意図されている。

この目的のために、本発明は、
熱交換器の交換器バンドルとともに使用されるように設計されたヘッダであって、前記交換器バンドルは、少なくとも、第１列のチューブと第２列のチューブとを含み、前記チューブは、第１流体の前記交換器バンドルにおける流通を許容するように設計されており、
前記ヘッダは、少なくとも、
‐前記第１列のチューブの第１端部の上側を保持することを目的とした第１接触要素と、
‐前記第１列のチューブの前記第１端部の下側を保持することを目的とするとともに前記第２列のチューブの第１端部の上側を保持することを目的とした第２接触要素であって、前記第２接触要素の厚さが前記第１列のチューブと前記第２列のチューブとの間の距離を規定している第２接触要素と、
‐前記第２列のチューブの前記第１端部の下側を保持することを目的とした第３接触要素と、を含み、
‐前記第１、第２及び第３接触要素は、等距離にあり、
‐前記第１接触要素の前記第１端部は、前記第２接触要素の前記第１端部に、少なくとも第１屈曲連結部によって連結されており、
‐前記第２接触要素の前記第２端部は、前記第３接触要素の前記第２端部に、少なくとも第２屈曲連結要素によって連結されている、ヘッダに関する。

本発明の一実施形態によれば、プレートは、アルミニウム等の金属を含んでいる。

本発明の一実施形態によれば、前記プレートの材料は、めっきしたアルミニウムを含んでいる。

また、本発明は、屈曲要素を含む屈曲可能材料からなるプレートに関する。プレートは、プレートを屈曲要素により屈曲させると、プレートが上述のいずれかのヘッダを形成するように構成されている。

本発明の目的、主題及び特徴、並びにその利点は、本発明による熱交換器の好適な実施形態について添付図面を参照しつつなされる以下の説明からより明らかになるであろう。

本発明の実施形態による交換器バンドルのヘッダを含む熱交換器の分解図。 ヘッダの屈曲前の初期平坦形状にある図１のヘッダを示す図。 ヘッダの屈曲中の中間形状にある図２のヘッダを示す図。 ヘッダの屈曲後の最終形状にある図２及び図３のヘッダを示す図。 図２、図３及び図４のヘッダを含む組立後の熱交換器を示す図。 本発明の第２実施形態による交換器バンドル用ヘッダを示す図。

図１は、本発明による交換器バンドル１０用の少なくとも１つのヘッダ６０を含む熱交換器１の第１実施形態の分解図である。

熱交換器１は、組立後に熱交換器１の外壁となるケース又はハウジングを形成する壁２、３、４を有している。壁３は熱交換器１の上部を形成し、壁５は熱交換器１の基部を形成し、壁２、４は熱交換器１の側部を形成する。

ケースの内部において、熱交換器は、第１流体と第２流体との間の熱交換を許容する交換器バンドルを収容している。交換器バンドルは、積層体３１を形成するように、互いに略平行な態様で積層された複数列のチューブ３０を有している。

複数のチューブ３０からなる積層体３１は、その両端部において、複数の機能を有する２つのヘッダ６０に連結されている。したがって、ヘッダ６０は、積層体３１の別箇のチューブ３０を受容して保持することができる。ヘッダ６０は、互いに略平行な位置に配置されている。

ヘッダ６０の形状と機能について、以下に図１、図２、図３及び図４を参照しつつ、詳細に説明する。

図１に示すように、各ヘッダ６０は、連結要素４０、５０に連結される。連結部４０は、第１流体用の入口４１を有している。この流体は、入口４１を経由して熱交換器１の内部に入り込むことができる。連結部５０は、出口５１を有している。第１流体は、積層体３１を形成する別箇のチューブ３０の内部を、連結部５０の方向へ流れることができるようになっている。次いで、第１流体は、連結部５０の出口５１を経由して、熱交換器１から流出することができる。

入口４１から出口５１へと流れる第１流体は、例えばオイル回路内に存在するオイル等の流体であり、その標準的な使用において冷却されなければならない。冷却されることを目的として、当該流体は、全体として積層体３１を形成する複数のチューブ３０の内部を流れる。チューブ３０の外部にはチャネルが存在し、これにより第２流体が、壁２に設けられた入口２２から、同じく壁２に設けられた出口２１へと、第１流体に対する対向流として移動することが可能とされている。積層体３１を形成するチューブ３０の間に別箇のチャネルを形成することを目的として、チューブ３０は、第２流体が入口２２から出口２１へと流れることができるように、各チューブ間に距離をおいた状態で、互いに連結され得る。

本発明によれば、熱交換器１が高圧条件下で使用され得るように、全体として積層体３１を形成する別箇のチューブ３０が最適な態様で固定されることが重要である。

図１によれば、ヘッダ６０は、別箇のプレートを互いに対して固定しつつ、熱交換器１の機能性を保証することを可能としている。

図２は、ヘッダ６０のうちの１つであって、平坦プレートである初期形状を有しているヘッダ６０を示す。ヘッダ６０は２つの面を含み、且つ、別箇のチューブ間における流体の流通及びチューブ自体の通過を実現するように打抜かれている。図２に示すプレートは、図１に示すヘッダ６０を提供するように、屈曲加工において屈曲される。屈曲加工中の中間形状を図３に示す。屈曲加工後のヘッドの最終形状を図４に示す。

ヘッダ６０の屈曲工程と種々の機能性の実現を可能とするために、ヘッダ６０は、一連の接触要素６１、６２を有している。これらの接触要素６１、６２は、屈曲されるように設計された連結要素６３、６４、６５によって互いに連結されている。各第１接触要素６１は、プレートの縁部に実質的に配置された２つの連結要素６３によって第２接触要素６２に連結されている。各第２接触要素６２は、隣接する第１接触要素６１に、プレート６０の２つの縁部の間に配置された一連の４つの連結要素６４によって連結されている。接触要素６１、６２は、互いの間に、図１に示すように積層体３０のチューブが個々に通過可能なように設計された開口６５を画定している。

開口６６、６７、６８は、積層体３１のチューブ３０の列の通過を可能とする通路を全体として形成している。プレート６０の厚さは、図１に示すように、個々のチューブ３０の間を入口２２から出口２１へと流れる冷却液の通路の高さに一致している。特に、プレート６０は、積層体３１の個々のチューブ３０を挿入しやすくすることを目的として、面取りされた表面を有するように処理されている。また、プレート６０は、プレートの屈曲前に、流体によって微細チャネルが閉塞することを回避可能とする溝を有している。プレート６０の屈曲後に得られるヘッダ６０は、図４に示すように、３０個未満の多数のチューブに適するように全体として設計されている。実際に、ヘッダ６０の厚さは、図４に示すように、およそ５００ｍｍに制限される。また、本発明によれば、全体として積層体３１を形成する個々のチューブ３０は、軽量且つ安価な装置によって固定される。

図５は、本発明によるヘッダ６０の熱交換器１内での使用を示す。熱交換器１の種々の要素を呈示するように、熱交換器の外壁は部分的に取り除かれている。図５は、冷却流体が排出される出口２１を示す。ヘッダ６０や積層体３１を形成する個々のチューブ３０が、熱交換器１の内部に示されている。図２、図３及び図４に示すヘッダ６０の製造は、比較的安価であり、特に軽量のヘッダ６０を得ることができる。ヘッダ６０の形状及び機能性により、熱交換器１は、高圧条件下で使用され得る。

図６は、本発明の変形例によるヘッダ７０を示す。ヘッダ７０は、接触要素６１を有している。接触要素６１は、図１の積層体３１の個々のチューブ３０を保持可能とするとともに、ヘッダ７０の横縁部に配置された連結要素７２によって連結されている。連結要素７２は、ヘッダ７０を得るための屈曲加工が実施されることを可能にしている。

Claims (4)

1. 熱交換器の交換器バンドルとともに使用されるように設計されたヘッダ（６０）であって、前記交換器バンドルは、少なくとも、第１列のチューブ（３０）と第２列のチューブ（３０）とを含み、前記チューブ（３０）は、第１流体の前記交換器バンドルにおける流通を許容するように設計されており、
   前記ヘッダ（６０）は、少なくとも、
   ‐前記第１列のチューブの第１端部の上側を保持することを目的とした第１接触要素（６１、６２）と、
   ‐前記第１列のチューブの前記第１端部の下側を保持することを目的とするとともに前記第２列のチューブの第１端部の上側を保持することを目的とした第２接触要素（６１、６２）であって、前記第２接触要素の厚さが前記第１列のチューブと前記第２列のチューブとの間の距離を規定している第２接触要素（６１、６２）と、
   ‐前記第２列のチューブ（３０）の前記第１端部の下側を保持することを目的とした第３接触要素（６１、６２）と、を含み、
   ‐前記第１、第２及び第３接触要素は、等距離にあり、
   ‐前記第１接触要素（６１）の前記第１端部は、前記第２接触要素（６２）の前記第１端部に、少なくとも第１屈曲連結部によって連結されており、
   ‐前記第２接触要素（６１、６２）の前記第２端部は、前記第３接触要素（６１、６２）の前記第２端部に、少なくとも第２屈曲連結要素（６３、６４）によって連結されている、
   ヘッダ（６０）。
2. 前記ヘッダ（６０）は、アルミニウム等の金属を含んでいる、
   請求項１に記載のヘッダ（６０）。
3. 前記ヘッダ（６０）の材料は、めっきしたアルミニウムを含んでいる、
   請求項２に記載のヘッダ。
4. 屈曲要素を含んだ屈曲可能材料からなるプレートであって、前記プレートを連結要素（６３、６４）により屈曲させると、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のヘッダ（６０）を形成するように構成されたプレート。

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